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什么(me)是氣(qi)象AI？它對電網有(you)哪(na)些作用(yong)？氣(qi)象AI以(yi)數據為驅(qu)動，可(ke)在新(xin)能(neng)源(yuan)消(xiao)納、大電網安全與(yu)穩定、新(xin)型負荷感(gan)知與(yu)預測(ce)、電力資產(chan)管(guan)理(li)與(yu)運(yun)維等(deng)領域(yu)賦(fu)能(neng)智能(neng)電網。國家電網有(you)限公司近年來在氣(qi)象AI技術領域(yu)持(chi)續(xu)創新(xin)探索，已在負荷預測(ce)、極端氣(qi)象環境下的故障(zhang)預測(ce)、電網巡檢和調度(du)等(deng)領域(yu)應用(yong)并(bing)取得實效。

1.氣象條件是影響電網運行的重要因素

可(ke)能會(hui)有(you)很(hen)多人認為，氣象(xiang)和電力(li)是完全不(bu)同(tong)的(de)(de)兩(liang)個領(ling)域，但其實二者之間(jian)的(de)(de)關(guan)系非常密切。一座座巨(ju)大的(de)(de)鐵塔矗立(li)在山間(jian)田野，肩挑著(zhu)高壓電線(xian)，為千(qian)家萬戶輸(shu)送著(zhu)生活中(zhong)不(bu)可(ke)或缺的(de)(de)電力(li)。這些看上(shang)去威武(wu)雄壯的(de)(de)“大個子”，也(ye)一樣會(hui)受到覆冰、雷(lei)電、風偏、舞動等氣象(xiang)災(zai)害的(de)(de)影響(xiang)。

氣(qi)象(xiang)條件是影響電(dian)(dian)網(wang)穩(wen)定運(yun)行的重要因(yin)素(su)。如今，電(dian)(dian)網(wang)輸變電(dian)(dian)設備普遍(bian)分布于野外，氣(qi)象(xiang)環境復雜(za)多(duo)變。尤(you)其是特高(gao)壓(ya)線路路徑長(chang)、覆(fu)蓋廣、局部走(zou)廊線路密(mi)集，且沿途所經區(qu)(qu)(qu)域多(duo)為(wei)高(gao)原山區(qu)(qu)(qu)、雷害區(qu)(qu)(qu)、重冰區(qu)(qu)(qu)、大(da)風區(qu)(qu)(qu)，自然(ran)環境惡劣，極(ji)端(duan)天氣(qi)多(duo)發。據(ju)統計，雷擊、覆(fu)冰、風偏、舞動(dong)、暴(bao)雨(yu)等氣(qi)象(xiang)原因(yin)導致(zhi)的故障占電(dian)(dian)網(wang)總(zong)故障數的60％以上(shang)。

以往，國家電(dian)(dian)網(wang)公司主要(yao)(yao)通過公共氣(qi)象(xiang)服務獲得氣(qi)象(xiang)預報信息，但這些信息與電(dian)(dian)網(wang)實際需求差距很大，存在觀測站點遠(yuan)離電(dian)(dian)網(wang)輸(shu)變電(dian)(dian)設(she)備、僅關(guan)注常(chang)規氣(qi)象(xiang)要(yao)(yao)素、電(dian)(dian)力關(guan)鍵氣(qi)象(xiang)要(yao)(yao)素欠(qian)缺、預報數據(ju)分辨(bian)率偏粗、未針對電(dian)(dian)網(wang)需求優化數值天(tian)氣(qi)預報模式等問題。

例如，氣(qi)象(xiang)觀測(ce)站點部署距離電(dian)網(wang)輸(shu)變電(dian)設備較遠(yuan)，無(wu)(wu)法(fa)精確監(jian)測(ce)電(dian)網(wang)沿線數據；新能源出(chu)力預(yu)測(ce)時，無(wu)(wu)法(fa)獲(huo)(huo)取太陽輻照(zhao)度、指定(ding)層高的風速(su)等(deng)電(dian)力關(guan)鍵氣(qi)象(xiang)要素；電(dian)網(wang)氣(qi)象(xiang)災(zai)害監(jian)測(ce)時，無(wu)(wu)法(fa)獲(huo)(huo)取微尺度（1公里×1公里網(wang)格）氣(qi)象(xiang)災(zai)害信息(xi)。

在智能電(dian)網建設中(zhong)，如何才能有(you)效觀測(ce)獲取氣(qi)象(xiang)信息(xi)，更(geng)好地保障(zhang)電(dian)網安全穩定運行？氣(qi)象(xiang)AI技術(shu)給出了答案。

2.氣象AI可在電網多領域應用

近年來(lai)，人工(gong)智(zhi)能(neng)技術不斷發展，并(bing)逐步(bu)應(ying)用(yong)(yong)在各領(ling)(ling)域。谷歌(ge)、IBM等互聯網行業(ye)巨頭已紛紛在能(neng)源領(ling)(ling)域布局氣(qi)(qi)象AI應(ying)用(yong)(yong)。如(ru)IBM計劃推出(chu)一款名為“深雷”的(de)新產品，可以提供320米(mi)至1920米(mi)范圍內的(de)精確天(tian)氣(qi)(qi)預報。氣(qi)(qi)象AI在電網調度領(ling)(ling)域的(de)應(ying)用(yong)(yong)也(ye)(ye)很廣泛。IBM已為全球數百個太陽能(neng)和風能(neng)項目(mu)提供發電功率預測(ce)技術；英國國家電網也(ye)(ye)開始研究如(ru)何(he)應(ying)用(yong)(yong)人工(gong)智(zhi)能(neng)及(ji)氣(qi)(qi)象大數據(ju)預測(ce)用(yong)(yong)電負荷，平衡其能(neng)源供應(ying)。

在(zai)我國能(neng)源電(dian)力領域，氣象AI技術應用的廣(guang)度和(he)深度也在(zai)逐步擴展。

電(dian)(dian)網(wang)安(an)全方面(mian)，2018年9月，南(nan)瑞(rui)集團科研團隊(dui)在華東(dong)地區用(yong)人工智(zhi)能技術進(jin)行氣象(xiang)(xiang)災害模擬預(yu)測(ce)(ce)，將(jiang)幾年內(nei)臺風(feng)(feng)引起線路跳閘的(de)概率(lv)進(jin)行比(bi)較，發現(xian)人工智(zhi)能算法的(de)準(zhun)確率(lv)比(bi)傳(chuan)統算法高近(jin)20％。新能源發電(dian)(dian)方面(mian)，2019年10月，上(shang)海(hai)電(dian)(dian)氣運(yun)用(yong)“人工智(zhi)能+氣象(xiang)(xiang)”形成海(hai)上(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)運(yun)維解決方案(an)，通過(guo)對(dui)高精度氣象(xiang)(xiang)預(yu)報(bao)數據的(de)監測(ce)(ce)和分析，為海(hai)上(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)運(yun)維提供決策支持。

國(guo)家電(dian)網(wang)(wang)公(gong)司(si)從(cong)2009年(nian)起(qi)開(kai)(kai)始電(dian)力氣(qi)(qi)象(xiang)研究(jiu)工作，2017年(nian)開(kai)(kai)始發展適合電(dian)網(wang)(wang)應用(yong)的(de)氣(qi)(qi)象(xiang)AI。國(guo)網(wang)(wang)信通股份(fen)公(gong)司(si)繼遠軟件自(zi)2017年(nian)開(kai)(kai)始從(cong)事氣(qi)(qi)象(xiang)AI研究(jiu)，為國(guo)家電(dian)網(wang)(wang)公(gong)司(si)總部以(yi)及國(guo)網(wang)(wang)安徽省(sheng)電(dian)力有(you)限公(gong)司(si)、國(guo)網(wang)(wang)甘肅省(sheng)電(dian)力公(gong)司(si)等(deng)提(ti)(ti)供智(zhi)慧氣(qi)(qi)象(xiang)服務(wu)，擁(yong)有(you)領先的(de)氣(qi)(qi)象(xiang)預報算法和(he)氣(qi)(qi)象(xiang)物聯網(wang)(wang)硬件，通過基于統計學和(he)人工智(zhi)能預報等(deng)特有(you)的(de)預報技術，深度挖掘(jue)歷史氣(qi)(qi)象(xiang)大數據，提(ti)(ti)供專業氣(qi)(qi)象(xiang)服務(wu)整體解決(jue)方案，支撐(cheng)電(dian)網(wang)(wang)安全、穩定、經濟運(yun)行。

今年5月19日(ri)，繼遠軟件利(li)用(yong)(yong)多年的(de)人工智能技(ji)術積累，整合精準微氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)象(xiang)的(de)分布(bu)式光伏(fu)預(yu)測(ce)平(ping)(ping)臺、氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)象(xiang)AI平(ping)(ping)臺，開發出了(le)新一代(dai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)象(xiang)AI賦能云平(ping)(ping)臺。該平(ping)(ping)臺以氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)象(xiang)AI預(yu)報(bao)技(ji)術為(wei)核心，充分運用(yong)(yong)人工智能、大數據(ju)和云計算(suan)技(ji)術，為(wei)客戶提供多種氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)象(xiang)服務，協助氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)象(xiang)數據(ju)上云，形(xing)成定(ding)制化(hua)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)象(xiang)解(jie)決方案。

據繼遠(yuan)軟件氣象(xiang)(xiang)AI產(chan)品(pin)負責人陶鵬(peng)介(jie)紹，氣象(xiang)(xiang)AI賦能(neng)云平(ping)臺不僅能(neng)提供基礎(chu)氣象(xiang)(xiang)數據服(fu)務(wu)，還(huan)能(neng)將氣象(xiang)(xiang)數據與具體(ti)電網業務(wu)結(jie)合(he)，直接提供數據產(chan)品(pin)服(fu)務(wu)。

比如，對(dui)國(guo)(guo)網發展部主導開發的新能(neng)源云，平(ping)臺提(ti)供(gong)了包(bao)括風、光(guang)資源在(zai)內的20余項(xiang)基(ji)礎數據(ju)服(fu)務(wu)；平(ping)臺還為國(guo)(guo)家(jia)電力調(diao)度控制中心、國(guo)(guo)網設(she)備部提(ti)供(gong)了針對(dui)線路、桿塔的雷(lei)電、覆冰、強對(dui)流等6種災(zai)害預警(jing)。“未來，電網氣象的服(fu)務(wu)模式(shi)也(ye)將是以需(xu)求為驅動(dong)，基(ji)礎數據(ju)+定制化服(fu)務(wu)相結合的方式(shi)。”陶鵬(peng)說。

3.為電網調度、運檢、大數據中心等生產部門提供定制化氣象服務

案例一為電力線路運行提供氣象預報預警

隨著現代化(hua)電(dian)(dian)(dian)力(li)系統的發展，尤(you)其是(shi)電(dian)(dian)(dian)力(li)調度，對氣(qi)象(xiang)服務的要(yao)求越(yue)來越(yue)高(gao)。氣(qi)象(xiang)AI服務為調度控制(zhi)中心(xin)提(ti)(ti)供(gong)電(dian)(dian)(dian)網運(yun)行層面(mian)的精(jing)細化(hua)電(dian)(dian)(dian)力(li)氣(qi)象(xiang)預(yu)報(bao)預(yu)警(jing)數據，實現提(ti)(ti)前預(yu)警(jing)、提(ti)(ti)前處置。

2020年5月30日18時(shi)左右(you)，國(guo)網安徽電(dian)力調控中心氣象預(yu)(yu)(yu)警監視畫面顯(xian)示強對流(liu)天(tian)氣出現，多普勒雷(lei)達(da)回波(bo)監視告(gao)警，預(yu)(yu)(yu)警對流(liu)天(tian)氣將從西向東(dong)移動(dong)，預(yu)(yu)(yu)計將從安徽三個500千伏(fu)過江斷(duan)面橫(heng)穿(chuan)。氣象預(yu)(yu)(yu)警系(xi)統第一時(shi)間推送了(le)故障跳閘預(yu)(yu)(yu)警、保(bao)護動(dong)作預(yu)(yu)(yu)案及兩側站內實時(shi)監控視頻信息(xi)。

安(an)(an)徽(hui)省(sheng)調當(dang)班調度通(tong)過平臺推送的預警信息，及(ji)(ji)(ji)時(shi)采取(qu)了應急操作，并將安(an)(an)徽(hui)省(sheng)強(qiang)對流天氣情況及(ji)(ji)(ji)故障(zhang)(zhang)判(pan)斷情況及(ji)(ji)(ji)時(shi)匯報給華東電(dian)(dian)力調控(kong)分中心(xin)，保障(zhang)(zhang)了電(dian)(dian)網安(an)(an)全穩定運(yun)行和可靠(kao)持續供(gong)電(dian)(dian)。

隨著復(fu)雜地形及惡(e)劣氣(qi)候條件地區的(de)輸(shu)電(dian)線路(lu)日益增(zeng)多(duo)，電(dian)網(wang)運維檢修(xiu)對氣(qi)象服(fu)務(wu)的(de)要求也日益變高。由于以往供(gong)電(dian)企業(ye)對輸(shu)電(dian)線路(lu)沿線風口、峽谷等高山局部特殊地段氣(qi)象資料的(de)掌握有(you)限，因氣(qi)象原(yuan)因發(fa)生的(de)倒塔、斷線故障不時發(fa)生。氣(qi)象AI可(ke)提供(gong)輸(shu)電(dian)走廊沿線精細(xi)化電(dian)力氣(qi)象災(zai)害預(yu)(yu)報預(yu)(yu)警服(fu)務(wu)，實現桿塔級的(de)氣(qi)象預(yu)(yu)報預(yu)(yu)警。

安(an)徽省宣城(cheng)市是如(ru)今的皖電(dian)東送“橋(qiao)頭(tou)堡”，被(bei)群山環繞，氣(qi)象復雜多變，較(jiao)難預(yu)測。其中海(hai)拔1000米以上的山峰有(you)60多座，輸(shu)電(dian)線(xian)路(lu)1205條(tiao)，線(xian)路(lu)長度超過2萬千米。每當進入冬季，山區溫度低極易導致(zhi)輸(shu)電(dian)線(xian)路(lu)結(jie)冰，而(er)輸(shu)電(dian)線(xian)路(lu)一旦結(jie)冰，會導致(zhi)兩邊桿塔(ta)受力(li)增大易引發桿塔(ta)倒(dao)塌斷線(xian)。

今(jin)年2月，宣城供(gong)電公司運檢部通過部署輸(shu)電線路覆(fu)冰監測裝置(zhi)，采(cai)集微(wei)氣象、導(dao)線拉力、傾角等數據(ju)，利用(yong)數學模型及人工智能算法(fa)，構(gou)建了輸(shu)電線路覆(fu)冰預(yu)警系統。如(ru)果(guo)出現異常的(de)預(yu)警信息(xi)，值班人員及巡檢人員可通過電腦端和移動端同時收到告(gao)警信息(xi)，依據(ju)告(gao)警信息(xi)可立即(ji)做(zuo)出相(xiang)應(ying)處理，確保(bao)高壓線纜安全運行。

案例二為新能源發電提供精準微氣象預測

風能(neng)(neng)(neng)(neng)、太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)等(deng)新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)出力都(dou)受到氣(qi)象(xiang)條(tiao)件的較大影響。隨著氣(qi)象(xiang)條(tiao)件變化，風電(dian)(dian)、太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)發電(dian)(dian)存(cun)在較大波動性(xing)、隨機性(xing)。而氣(qi)象(xiang)條(tiao)件又受到地形(xing)影響，新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)發電(dian)(dian)場站選址地蘊藏資(zi)源(yuan)的高(gao)低，需要盡(jin)可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)精準預測(ce)評估。氣(qi)象(xiang)AI服務可(ke)(ke)快速評估指定區域風能(neng)(neng)(neng)(neng)和太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)資(zi)源(yuan)條(tiao)件，提供新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)功率預測(ce)所需的風速、風向(xiang)、輻照度(du)、云量等(deng)預報數據(ju)，支(zhi)撐新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)高(gao)效(xiao)消納。

甘肅省(sheng)定西市安定區(qu)賈(jia)堡村建設有大量(liang)分(fen)布(bu)(bu)式(shi)(shi)光伏電(dian)站(zhan)。分(fen)布(bu)(bu)式(shi)(shi)電(dian)站(zhan)具有分(fen)布(bu)(bu)范(fan)圍(wei)廣、部(bu)署點分(fen)散等特點，如何準(zhun)確把握(wo)電(dian)站(zhan)的(de)運(yun)行質(zhi)量(liang)、衡量(liang)電(dian)站(zhan)的(de)運(yun)行水平(ping)、加強電(dian)站(zhan)的(de)管理成為分(fen)布(bu)(bu)式(shi)(shi)光伏發展的(de)關(guan)鍵難題(ti)。國網(wang)甘肅電(dian)力(li)基于精準(zhun)微氣(qi)象的(de)分(fen)布(bu)(bu)式(shi)(shi)光伏預(yu)測(ce)平(ping)臺(tai)目(mu)前已(yi)平(ping)穩(wen)運(yun)行一年多。

該(gai)平(ping)臺(tai)由繼(ji)遠(yuan)軟件和國網(wang)甘肅(su)電(dian)力(li)共(gong)同研(yan)發，實現(xian)了分(fen)布(bu)式光伏場站(zhan)(zhan)的場站(zhan)(zhan)檢(jian)測(ce)、發電(dian)功率預(yu)測(ce)、并網(wang)輔助(zhu)決策等。截(jie)至6月3日，該(gai)平(ping)臺(tai)已接入分(fen)布(bu)式光伏場站(zhan)(zhan)120余個，發電(dian)功率預(yu)測(ce)平(ping)均準確率達95%以上。

隨(sui)著城市化和風電(dian)、光伏(fu)發(fa)電(dian)等新能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)的(de)迅猛發(fa)展(zhan)，電(dian)力(li)對氣(qi)象(xiang)(xiang)服務(wu)的(de)要求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，電(dian)力(li)行業的(de)經營發(fa)展(zhan)需(xu)要氣(qi)象(xiang)(xiang)信息服務(wu)來(lai)輔助(zhu)領導(dao)者(zhe)和技術(shu)人員開展(zhan)決策。未來(lai)在電(dian)力(li)行業，氣(qi)象(xiang)(xiang)數(shu)據的(de)全景可視(shi)化展(zhan)現、高(gao)時空分辨率的(de)電(dian)力(li)氣(qi)象(xiang)(xiang)預報(bao)(bao)、全國新能(neng)源(yuan)資源(yuan)的(de)快速定點勘測預報(bao)(bao)、極(ji)端災害天(tian)氣(qi)預報(bao)(bao)、能(neng)源(yuan)氣(qi)象(xiang)(xiang)數(shu)據的(de)地理信息系統可視(shi)化等有望成為發(fa)展(zhan)的(de)熱點。